Nordlys på Svalbard

Nordlys (aurora borealis)

Corona. Stjerner. Viser det magiske nordlyset og en flott corona med klare stjerner

Corona

Nordlyset (aurora borealis)– også kalt vinterhimmelens lysorgel – er et av naturens mest praktfulle fenomener.

Nordlyset (aurora borealis) er et lysende fenomen i den øvre atmosfæren som opptrer i polare strøk.

Hvordan oppstår Nordlys

Nordlyset lages av energetiske partikler fra sola som trenger ned i atmosfæren og vekselvirker med atomer og molekyler. Det er atomene og molekylene i atmosfæren over 90km som sender ut lyset vi ser etter denne vekselvirkningen.

I hvilke høyder er NordlysetNordlys sett fra verdensrommet

Nordlyset opptrer vanligvis i høyder fra 90 til over 350km.

Hvilke farger har Nordlyset

Fargene i nordlyset kommer av forskjellige energioverganger i atomene og molekylene som sender ut lyset. Når en energetisk nordlyspartikkel (et elektron eller proton) fra solvinden kolliderer med et atom eller molekyl i atmosfæren mottar atomet/molekylet energi og blir eksistert. Dette betyr at et elektron i atomet/molekylet blir flyttet fra sitt stabile energinivå, til et høyere energinivå. Etter en kort stund faller elektronet tilbake til sitt stabile energinivå, og sender samtidig ut overskuddsenergien som lys. Fargen på lyset som sendes ut er avhengig av hvilket atom/molekyl som sender ut lyset, samt hvor stor forandringen fra det stabile energinivået er.

Hvordan oppstår formen på Nordlys

Formene, strukturene og intensiteten på nordlyset er en funksjon av antall partikler som kommer inn i atmosfæren, og områdene disse partiklene treffer atmosfæren. Jo flere partikler desto mer intensitet i nordlyset; og jo større forandring i området partiklene treffer atmosfæren, jo større aktivitet i nordlyset.

Svalbard og studier av dagnordlyset

Svalbards beliggenhet er spesielt gunstig for optiske studier av dagnordlys. Systematiske undersøkelser av dagnordlyset over Svalbard begynte først omkring 1980. Siden da og spesielt etter 1990 er infrastrukturen for nordlysstudier fra Svalbard bygd betydelig ut.

Polarkløft, Cusp

Viser polarkløften og magnetfelt, hvordan nordlys oppstårPå grunn av solvindens vekselvirkning med jordens magnetfelt oppstår en kløft i magnetfeltet på dagsiden av jorden, omtrent 12 ± 3° fra de geomagnetiske polene. For solvinden representerer disse polarkløftene på den nordlige og sydlige halvkule direkte kanaler fra det interplanetare rommet til den polare atmosfære. Polarkløftene er derfor unike «kikkehull» mot det store verdensrom og solen. Dagnordlyset er et resultat av partikkelnedbøren i kløftene.

Nordlysovalen over Svalbard

På den nordlige halvkule ligger dagsiden av nordlysovalen over Svalbard og Frans Josefs Land (figur 8.11). Magnetisk middag over Svalbard er nær 0830 UT. Her er solen mer enn 10° under horisonten i to måneder rundt vintersolhverv. Landfaste stasjoner for observasjon av dagnordlyset på den nordlige halvkule, må legges enten til Svalbard eller til Frans Josefs land. Derfor har Svalbard en unik beliggenhet for studier av nordlys forbundet med de polare kløftene.

Forekomsten og intensiteten av nordlys er nær forbundet med forstyrrelser i jordens magnetfelt, og aktiviteten på solen. Også under helt uforstyrrede forhold vil det være nordlys, men nordlyset kan da være så svakt at vi ofte ikke kan se det med bare øyet. Nordlyset ligger da nærmest polene, henholdsvis ca. 20° om natten og ca. 10° om dagen fra disse. Etter hvert som solaktiviteten øker, øker intensiteten av lyset og ovalen blir bredere. Ovalen utvider seg både mot polen og spesielt mye mot ekvator når aktiviteten på solen øker.
Kilde: Dag Lorentzen

Video by Ole Christian Salomonsen
All sequences are shot in or close to Tromsø in Northern Norway.
Please enter the url to a Vimeo video.

 

Hvordan oppstår nordlys?

Animasjoner fra Viten-programmet Nordlyssom viser hvordan nordlys oppstår.

Hvordan oppstår Nordlyset. Illustrasjon av Nordlys fra Viten om.

Hvoordan oppstår Nordlyset

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hvordan påvirker Nordlyset

Hvordan påvirker solpartikler, solvinden, nordlyset jorda

Påvirkinger av nordlyset

 

 

 

 

 

 

 

 

De ladde partiklene fra Solen kan påvirke Jorden på flere måter, alt fra radiostøy til svikt i kommunikasjonssatellitter.

Solflekkene er områder med kraftig magnetfelt – en konsekvens av enorme strømmer av elektriske ladninger og Solens rotasjon. Solflekkene er omtrent 1500 grader kjøligere enn de omkringliggende områdene og virker derfor mørke.

Magnetfeltene kan bli svært ustabile og forårsake kraftige energiutladninger som minner om superversjoner av jordiske, elektriske kortslutninger. Eksplosjonene forårsaker gjerne tre typer energiutladninger som har konsekvenser for vår høyteknologi:

Energirik elektromagnetisk stråling, spesielt røntgenstråling. Når Jorden etter 8,5 minutter og kan påvirke radiokommunikasjon
Kraftig stråling av ladede partikler. De når Jorden etter en halv time til to timer.
Gass-skyer som forårsaker en geomagnetisk storm. Kommer frem etter mellom 18 timer og fire dager.

Det sistnevnte angrepet forårsaker de mest spektakulære konsekvensene. Kraftige nordlys kan sees mye lenger syd enn man vanligvis kan se dette. Nordlyset består av elektrisk ladede partikler og er derfor i virkeligheten en kraftig elektrisk strøm som går mer enn 100 kilometer over oss. Til sammen kan strømstyrken være på flere millioner ampere. Denne raskt varierende strømmen forårsaker endringer i magnetfeltet som igjen forårsaker at strømmer settes opp i kraftledninger, rørledninger og romfartøyer.

Skyene av elektrisk ladet gass kan skade satellitter, forårsake problemer med radiokommunikasjon, sette GPS-systemet ut av spill i en periode og enkelte ganger forårsake omfattende strømbrudd.

Gigantiske flekker på Solen i slutten av oktober 2003. Disse meget aktive flekkene utløste en rekke ekstreme eksplosjoner, deriblant den suverent sterkeste i moderne tid. Hvert av flekkområdene var stort nok til å romme 100 jordkloder.

I slutten av oktober og begynnelsen av november 2003 var det tre svært aktive områder på Solen som var arnestedet til flere ekstreme eksplosjoner. En av disse ødela tre satellitter i rommet, tok strømmen i Malmö i Sverige og i deler av København, forårsaket nordlys sydover til Nord-Afrika og Mexico, laget problemer for flytrafikken og radiokommunikasjon og dessuten satte GPS-systemet ut av spill en periode.

Supersmellet

Solen roterer rundt seg selv på omkring fire uker og 4. november var det siste av de hyperaktive områdene i ferd med må forsvinne bak solranden. Da fant det sted en eksplosjon som var langt kraftigere enn noe annet som er observert på Solen i moderne tid. En sky med superhet gass ble blåst ut fra solranden med 8,3 millioner km/t. Siden eksplosjonen skjedde på solranden, ble gasskyen ikke blåst mot Jorden og vi merket lite til solstormen her på Jorden. Hadde eksplosjonen inntruffet en ukes tid tidligere, ville saken vært helt annerledes.

Da hadde smellet skjedd midt på solskiven, utbruddet gått rett mot Jorden og vi kunne fått virkninger lik dem i september 1859.

Forbrente telegrafister

I 1859 dukket det opp en gruppe med flekker på Solen i slutten av august. Den 28. august kunne folk over store deler av den nordlige halvkule oppleve et at de mest fantastiske nordlysene som var sett på generasjoner.

Men det var likevel lite i forhold til det som skulle skje noen dager senere. Da den britiske amatørastronomen Richard Carrington studerte solflekken 1. september, observerte han tilfeldigvis to flekker med intenst lys i flekkene. Utbruddet varte i omkring fem minutter og ble også observert av andre.

Bare 17,6 timer senere, etter å ha tilbakelagt de 150 millioner kilometerne til Jorden med gjennomsnittlig 2300 km/s (8,3 millioner km/t), dundret gasskyen inn i Jordens magnetfelt og forårsaket ekstreme nordlys som kunne sees nesten syd til ekvator. Mange steder var det så lyst at folk trodde det var blitt morgen. På Cuba kunne man lese avisene i det røde lyset fra himmelen.

De elektriske strømmene i det ekstreme nordlyset spredte seg ned til bakken og satte opp ekstrastrømmer i telegraftrådene. Både i Europa og i USA falt telegraftådene ned på bakken og det begynte å brenne langs ledningene. Telegrafistene ble enkelte steder forbrent og papirer på pultene deres tok fyr.

En ukes margin

Dersom utbruddet 4. november 2003 hadde inntruffet en uke tidligere og gått rett mot Jorden er det fare for at store deler av strømforsyningen på den nordlige halvkule hadde brutt sammen og at tilnærmet hele satellittflåten hadde blitt satt ut av spill.

Det er anslått at konsekvensene i USA av en solstorm som en i mai 1921 ville forårsaket strømbrudd for minst 130 millioner mennesker og det kunne tatt måneder og til og med år å reparere skadene. Utbruddet i 1859 var imidlertid kraftigere.

Den 13. mars 1989 mørkla en solstorm Quebec i Canada og de nordøstlige delene av USA. Kostnadene ved en 1859-hendelse er estimert å være 1-2 billioner (1000 – 2000 milliarder) dollar bare i USA i løpet av det første året. Men man regner med at det ville tatt 4-10 år å rette opp skadene.

Skadene ville imidlertid rammet alle land nord for 40-50 grader nord.

Etter en usedvanlig langvarig stille periode på Solen, har aktiviteten tatt seg opp noe det siste året og det har vært en del flekker, eksplosjoner og utbrudd. Forskerne venter nå at et ganske moderat maksimum vil finne sted sommeren 2013. Man skulle da tro at faren for voldsomme smell er tilsvarende liten, men det er ikke nødvendigvis tilfelle.

Utbruddet i 1859 fant sted i forbindelse med et svakt maksimum lik det som er ventet i 2013. Forskerne følger situasjonen meget tett og har fått en rekke kraftige solobservatorier tilgjengelig de siste årene. Utfra de få super-utbruddene som vi kjenner på Solen er det ikke mulig å forutsi hvor stor fare som er forbundet med det kommende maksimumet.

Strålingen fra utbruddet i 1859 var så intenst at det påvirket atmosfæren ganske kraftig. I isbreer kan forskerne måle mengden av nitrater år for år langt tilbake i tid. 1859-smellet ga den suverent største nitratkonsentrasjonen som er målt de siste 400 årene, nesten dobbelt så høy som den nest største.

Nordlys og solstorm

Solstorm. Coronal mass ejections

Solstorm

 

Når nordlyset flammer over en blåsvart vinterhimmel i polarområdene, er det et betagende syn. Selv om vi nå vet ganske mye om nordlyset, er det fremdeles sider av dette naturfenomenet som ikke har funnet sin fulle forklaring.

I tidligere tider måtte man nøye seg med å iaktta nordlyset nedenfra. Nå kan vi se nordlyset ovenfra med hjelp av satellitter som sirkler om jorda, og takket være rakettene fra ARS kan man foreta både målinger og observasjoner midt i nordlyset – 100 kilometer ute i rommet.

I riktig gamle dager var det mye mystikk og mange myter om nordlyset. Da som nå så menneskene dette fascinerende fenomenet på himmelen, men de visste ikke helt hva det var. Derfor dukket det opp mange ulike fortellinger om nordlyset. I riktig gamle dager så folk på nordlyset som et varsel om straff eller en påminnelse om hvordan man oppførte seg, eller at det varslet krig og pest. Noen trodde til og med at det var gamle ugifte kvinner som lagde nordlyset etter at de var døde. Enkelte historier går ut på at nordlyset kom og tok deg hvis du viftet med ett hvitt tørkle – da ertet du nordlyset slik at det ble sint. En annen versjon av denne historien sier at hvis du vinker med ett hvitt tørkle til nordlyset, så vinker det tilbake til deg. Samene mente at nordlyset hadde en overnaturlig kraft og symboler fra nordlyset finnes på deres runebommer. Samene kalte nordlyset for guovssahas, det hørbare lyset. Naturfolk lang opp mot vår tid mente at kraftig nordlys kunne høres, som knitring av papir, et flagg som slår i vinden eller suset av en foss.

I dag vet vi hva det er som gjør at det dannes nordlys. Det er nemlig sola! Det viktigste med sola er at den sender ut lys og varme og er derfor grunnlaget for alt liv på jorda. Akkurat som på jorda så blåser det på sola. Vindene som er der kalles solvinder. Solvindene sender ut partikler som er elektrisk ladet. Disse kalles for elektroner og ioner. Noen av disse partiklene blir sendt mot jorda, og kolliderer med gassene i jordas atmosfære. Det er disse kollisjonene som forårsaker nordlys. Lyset kan ha mange forskjellige farger, blant annet gult, grønt, rødt og blått. Ulike gasser lager ulike farger.

Det kan se ut som at nordlyset ikke er så høyt opp i atmosfæren når vi ser på det, men faktisk befinner det seg mellom 90 – 150 km over jordoverflata. Dette kaller vi ”det synbare nordlyset”.

Man kan ikke se nordlyset over hele verden. Men som dere sikkert vet, kan man se det tydelig i Nord-Norge når det er mørkt og klart ute. I Sør-Norge er det sjelden man ser nordlyset.
Ved siden av nordpolen ligger en annen pol, nemlig den magnetiske nordpol! Denne polen tiltrekker seg de elektriske partiklene fra sola, slik at det dannes nordlys som legger seg i en oval ring rundt den magnetiske polen. Denne ringen kalles nordlysovalen. Områdene som ligger under denne ringen kan se nordlyset når det er mørkt og klart vær. Akkurat det samme skjer på den sørlige halvkule, men der kalles lyset for sørlys.

Den første gangen vi vet sikkert at noen så nordlyset her i landet var på 1200-tallet. I boka ”Kongespeilet” som ble skrevet på den tiden, står det nemlig om nordlyset. Ca. 400 år senere, i 1621, var det en franskmann som fant på et fancy navn på nordlyset, nemlig Aurora Borealis. Det betyr ”den nordlige morgenrøden”. Dette navnet er egentlig feil, men så langt sør i Europa som i Frankrike kan rødt nordlys se ut som morgenrøden. Sørlyset kalles for Aurora Australis, og betyr ”den sørlige morgenrøden”.

Mange har opp igjennom årene forsket på nordlyset, og en av dem er Kristian Birkeland. Han er en nordmann som har hatt mye å si for hva vi vet om nordlyset i dag. Det var han som først fant ut at det var sola som dannet nordlyset. Det gjorde han ved å utføre et eksperiment, som kalles Terella eksperimentet, der han faktisk lagde kunstig nordlys i et laboratorium.

Mange kunstnere har latt seg inspirere av nordlyset og de vakre fargene og bevegelsene. Både forfattere, kunstnere, fotografer og musikere. Vi kan nevne forfattere som for eksempel Knut Hamsun, Fridtjof Nansen og Henrik Wergeland og maleren Gerhard Munthe m. fl.

Nordlyset er som navnet antyder, knyttet særlig til polområdene. Det forekommer hyppigst i et belte rundt den magnetiske pol i en avstand på omtrent 2500 km fra den. Denne nordlyssonen går over Nord-Skandinavia, over Island og sydspissen av Grønland, gjennom det nordlige Canada, over Alaska og langs nordkysten av Sibir. Kysten av Troms og Finnmark ligger der hvor hyppigheten er aller størst. Det gir seg da selv at Nord-Norge på grunn av sin greie tilgjengelighet og milde vinterklima er tiltrekkende for mennesker som ønsker å se dette himmelfenomenet. Forøvrig forekommer nordlys både nord og syd for nordlyssonen, men mindre hyppig jo lenger vekk fra den man kommer. Omkring den sydlige magnetpol har vi en helt tilsvarende sone. Men dette ‘sydlys’ sees stort sett bare fra Antarktis og havområdene omkring. Av de bebodde strøk på den sydlige halvkule er det bare fra Tasmania og det sydlige av Ny-Zealand man av og til får et glimt av det. Nordlys og ‘sydlys’ opptrer forøvrig samtidig og er nesten som speilbilder av hverandre.

I Troms og Finnmark vil vi kunne se nordlys om ikke hver klar natt, så ihvertfall hver annen. Går vi til Syd Norge vil det forekomme noen få ganger per måned, og i Mellom-Europa vil det sees noen få ganger i løpet av et år. Til og med i Middelhavområdet kan nordlys observeres, men neppe mer enn noen få ganger hvert hundreår. På Svalbard er nordlys også vanlig, men ikke så hyppig som i Nord-Norge.

Vi forbinder nordlys med vinter, men egentlig er det der hele året. Vi kan bare ikke se det i de lyse netter, himmelen må være nogenlunde mørk. I praksis er vi da i Nord-Norge begrenset til tidsrommet fra starten av september til midten av april. Sterke nordlys kan imidlertid sees også mot himmel som er ganske lys. I Tromsø er det for eksempel ikke uvanlig å se nordlys mot en kveldshimmel i august. Det nordlys vi ser i Nord-Norge kaller vi gjerne nattnordlys fordi det ligger på nattsida av jorda. Det starter gjerne seint på ettermiddagen eller om kvelden og pågår ofte langt utover natta. Dette er den vanlige formen for nordlys, men på Svalbard i mørketida kan vi dessuten se det sjeldnere dagnordlyset som forekommer på dagsida av jorda. Nordlyset ligger høyt over skydekket, så vi må ha klarvær for å se det. Skydekket er den viktigste hindring for nordlysobservasjon fra Nord-Norge. Slik sett er innlandstrøkene bedre enn kysten. Dagene omkring fullmåne er ikke velegnet for nordlysobservasjoner. Da blir himmelen så lys at opplevelsen blekner adskillig. Endelig bør man bort fra byer og tettsteder med mye lys for å få det fulle utbytte av en kveld med nordlys.
De fleste nordlys forekommer mellom 90 og 130 km over bakken, men endel og da særlig det stråleformede nordlyset strekker seg opp til noen hundre kilometers høyde. Til sammenligning er vanlig flyhøyde for et jetfly ca 10 km, og ozonlaget befinner seg 20 til 30 km over bakken. Vi må nesten opp dit hvor satelittene går for å finne nordlyset. En følge av den store høyden er et nordlys er synlig over avstander på flere hundre kilometer. Således vil et nordlys over Bjørnøya kunne sees fra såvel Tromsø som Svalbard, og et nordlys over Tromsø sees på nordhimmel fra Trønderlag.

Nordlys oppstår når store mengder elektriske partikler (elektroner) med stor hastighet kommer inn mot jorda langs magnetfeltet og kolliderer med de øvre lag av atmosfæren. Gassen vil da lyse. Det ligner litt på det som skjer i et lysstoffrør. Fargene gjenspeiler hvilke gasser som finnes der oppe. Den gulgrønne fargen som særpreger nordlyset kommer fra oksygen. Det røde skyldes også for det meste oksygen, men nitrogen bidrar også. Det fiolette vi ofte ser i nedkant av nordlyset kommer fra nitrogen, og det samme gjelder det meste av det blå. Kilden for de elektriske partiklene er sola, og forholdene på sola avgjør om vi får nordlys. Partiklene strømmer ut fra sola, noen av dem fanges inn av jordas magnetfelt og finner veien ned til polområdene langs magnetfeltet. Men først har de vært en tur ute på nattsida av jorda og fått ekstra energi i magnetfeltet der. Hva som egentlig skjer der ute forstår vi ennå ikke godt.

5250